Розв’язування

Визначаºмо елементи, як³ зм³нюють ступен³ окислення:

–2 +7 0 +2

H₂S + KMnO₄ + H₂SO₄ ═ S + MnSO₄ + K₂SO₄ + H₂O

Записуºмо електронн³ р³вняння:

_{–2 0}

S – 2e ═ S ¦ ¦ 5 окислення

_{+7 +2} ¦10¦

Mn + 5e ═ Mn ¦ ¦ 2 в³дновлення

Ур³внюºмо число молекул окисника ³ в³дновника, число атом³в метал³в, неметал³в, водню, кисню.

5H₂S + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ = 5S + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O.

2. П³д³брати коеф³ц³ºнти в окисно–в³дновн³й реакц³¿:

AgNO₃ ═ Ag + NO₂ + O₂

Розв'язування

+1+5–2 0 +4 0

2AgNO₃ ═ 2Ag + 2NO₂ + O₂.

_{+1 0}

Ag + 1e ═Ag  в³дновлення

_{+5 +4}

N + 1e ═ N ¦ ¦ 4 в³дновлення

_{–2 0} ¦ 4 ¦

2O – 4e ═ O₂ ¦ ¦ 1 окислення.

Зміст завдань для самоконтролю

1. Скласти електронн³ р³вняння ³ вказати, який процес (окислення чи в³дновлення) в³дбуваºться при таких перетвореннях: Cr⁶⁺ Cr³⁺; Mn⁶⁺ Mn²⁺; Cl⁵⁺ Cl^–; N^3– N⁵⁺; Ca⁰ Ca²⁺; Cr²⁺ Cr⁶⁺.

2.–5. Для наведених речовин вказати як³ властивост³ може проявляти сп³льний елемент ( т³льки в³дновн³, т³льки окисн³ чи окисн³ ³ в³дновн³):

2. KMnO₄, K₂MnO₄, MnO₂, MnCl₂, Mn₂(SO₄)₃.

3. KCl, Cl₂, KClO, KClO₃, KClO₄

4. NH₄Cl, NO, NO₂, KNO₃, HNO₂, NH₃, N₂

5. H₂S, SO₂, SO₃, H₂SO₄, H₂SO₃

6.–15. Знайти ступ³нь окиснення в сполуках:

6. хлору: KCl, Cl₂, KClO, KClO₃, KClO₄.

7. хрому: K₂Cr₂O₇, K₂CrO₄, Cr₂(SO₄)₃, CrO₃, Cr₂O₃.

8. кисню: F₂O, O₂, H₂O, O₃, CO₂, H₂O₂.

9. марганцю: KMnO₄, K₂MnO₄, MnO₂, MnCl₂, Mn₂(SO₄)₃.

10. азоту: NH₃, N₂, KNO₂, HNO₃.

11. вуглецю: CO₂, CO, H₂C₂O₄, HCOOH, CH₃OH.

12. азоту: NH₄Cl, NO, NO₂, KNO₃, HNO₂.

13. вуглецю: H₂CO₃, CH₄, CH₂O, C₂H₆, C₂H₂.

14. ñ³ðêè: H₂S, SO₂, SCl₂, SO₃, H₂SO₄.

15. фосфору: Na₃PO₄, P₂O₅, NaH₂PO₄, P₂O₃, NaPO₃.

16.–30. П³д³брати коеф³ц³ºнти для окисно–в³дновних реакц³й. Вказати окисник

та в³дновник:

16. Al + NaOH + H₂O ═Na[Al(OH)₄] + H₂,

NaNO₃ ═NaNO₂ + O₂.

17. Cu + HNO₃ ═ Cu(NO₃)₂ + NO + H₂O,

KMnO₄ ═K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂.

18. H₂S + SO₂ ═ S + H₂O,

K₂Cr₂O₇ + SO₂ + H₂SO₄ ═ K₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + H₂O.

19. KMnO₄ + KI + H₂SO₄ ═ I₂ + K₂SO₄ + MnSO₄ + H₂O,

Pb(NO₃)₂ ═PbO + NO₂ + O₂.

20. K₂Cr₂O₇ + HCl═KCl + CrCl₃ + Cl₂ + H₂O,

Cl₂ + KOH ═ KClO + KCl + H₂O.

21. Br₂ + Cl₂ + KOH ═ KBrO₃ + KCl + H₂O,

Cu(NO₃)₂ ═ CuO + NO₂ + O₂.

22. K₂Cr₂O₇ + KI + H₂SO₄ ═ I₂ + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O,

(NH₄)₂SO₄ ═ N₂ + SO₂ + NH₃ + H₂O.

23. Zn + HNO₃ ═Zn(NO₃)₂ + NH₄NO₃ + H₂O,

KClO₃ ═KCl + O₂.

24. P + HNO₃+ H₂O ═ H₃PO₄ + NO,

KClO₃ ═ KCl + KClO₄.

25. Ca₃(PO₄)₂ + SiO₂ + C ═ CaSiO₃ + CO + P,

(NH₄)₂Cr₂O₇ ═ N₂ + Cr₂O₃ + H₂O.

26. H₂MnO₄ ═HMnO₄ + MnO₂ + H₂O

SO₂ + HCIO₄ + H₂O ═ HCI + H_2­SO₄

27. NaBr + MnO₂ + H₂SO₄ ═ MnSO₄ + Na₂SO₄ + Br₂ + H₂O

H_2­SO₃ + CI₂ + H₂O ═ HCI + H_2­SO₄

28. MnSO₄ + PbO₂ + HNO₃ ═ HMnO₄ + Pb(NO₃)₂ + PbSO₄

FeSO₄ + HNO₃ + H₂SO₄ ═ Fe₂(SO₄)₃ + NO + H₂O

29. CuSO₄ + SO₂ + H₂O ═ Cu + H₂SO₄

SO₂ + Br₂ + H₂O ═HÂr + H₂SO₄

Рекомендована література:[1 – 4, 6]

Тема заняття: ТЕОРІЯ БРЕНСТЕДА – ЛОУРІ. БУФЕРНІ СУМІШІ

Мета проведення: закріпити теоретичні знання з даної теми через розв’язування задач на розрахунок рН розчинів кислот та основ, буферних сумішей

Після виконання роботи студент повинен:

Знати: протолітичну теорію Бренстеда – Лоурі, приклади буферних сумішей

Вміти: визначати рН розчинів кислот, основ та буферних сумішей

Матеріально – технічне оснащення робочого місця: таблиця констант йонізації кислот і основ, таблиця наближених значень середніх коефіцієнтів активності f при різних значеннях йонної сили розчину

Алгоритми розв’язків задач

1. Визначити концентрацію водневих і гідроксильних іонів, якщо pOH розчину рівний 4,34.

Розв'язування

pH + pOH = 14; звідки pH = 14 - pOH, pH = 14 - 4,34 = 9,66. Якщо pH =-lg[H⁺], то [H⁺] = 10^–pH = 10^–9,66 = 2,2 10^–10 (моль/л)

[OH^–] можна визначити двома способами:

K_w 10^–14

а) [OH^–] =  =  = 4,6 10^–5 (моль/л);

[H⁺] 2,2 10^–10

б) Якщо pOН=4,34, а pOH= -lg[OH^–], то [OH^–] = 10^–pOH= 10^–4,3 = 4,610^–5 (моль/л)

Відповідь: 2,210^–10; 4,6 10^–5 (моль/л).

2. Розрахувати pH 0,20 М розчину ортофосфатної кислоти

Розв'язування

Оскільки константи дисоціації H₃PO₄ за різними стадіями значно відрізняються, то дисоціацією за другою і третьою стадією можна знехтувати. Оцінюємо ступінь дисоціації H₃PO_4­ :

__________ ___________

 =  K_к-ти/С_к-ти =7,0810^–3/0,2 100% = 19%

Тому [H₃PO₄]  C_к-ти і розрахунки ведуть за формулою

[H⁺] = 1/2( -K_HAn +



[H⁺] = 1/2(-7,0810^–3 + (7,0810^–3)²+4•7,0810^–30,2) = 2,3310^–2M;

pH = -lg[H⁺] = 1,63

Відповідь: 1,63.

3. Визначити pH і ступінь дисоціації 0,1 н. розчину оцтової кислоти.

Розв'язування

CH₃COOH  H⁺ + CH₃COO^– , [H⁺] =[CH₃COO^–]

[H⁺]  [ CH₃COO^–] [H⁺]²

К(CH₃COOH) =  =  .

[CH₃COOH] [CH₃COOH]

__________ __________

[H⁺] =  K_к-ти•С_к-ти =  1,77•10^–5•0,1 = 1,3•10^–3 (моль/л); pH = -lg[H⁺] = 2,9

[ CH₃COO^–] [ H⁺]

 =  =  = 1,3•10^–2 = 1,3 %

[CH₃COOH] [CH₃COOH]

Відповідь: 2,9; 1,3 %.

4. Скільки грамів HCOONa треба додати до 100 мл 0,2 М HCl, щоб одержати буферний розчин з pH 4,3?

Розв'язування

Коли додати достатню кількість HCOONa до HCl:

HCOONa + HCl = HCOOH + NaCl

Тому С(HCOOH) = С(HCl) = 0,2 М, pH = 4,3;

pH=-lg[H⁺], то [H⁺]=10^–pH=10^–4,3= 5•10^–5 (моль/л)

HCOOH  H⁺ + HCOO^–

0,2-5•10^–5 5•10^–5 5•10^–5+C(HCOONa)

[H⁺]•[ HCOO^–]

К(HCOOH) =  = 1,8•10^–4

[HCOOH]

[HCOOH] = 0,2 - 5•10^–5  0,2 (моль/л)

[ HCOO^–]=5•10^–5 + C(HCOONa)  C(HCOONa), тому

5•10^–5• C(HCOONa)

 =1,8•10^–4; C(HCOONa)=0,72 M

0,2

За рівнянням взаємодії HCOONa з HCl витрачається 0,2 моль/л HCOONa. Загальна концентрація доданого натрій форміату дорівнює 0,2 + 0,72 = 0,92 (моль/л).

В 100 мл розчину є 0,92 моль HCOONa,

в 1000 мл - х моль HCOONa.

х=9,2 (моль/л), m(HCOONa) = •М= 9,2•68 =6,2 (г)

Відповідь: 6,2 г

5. Розрахувати pH 0,1М розчину NaHCO₃.

Розв'язування

[HCO₃^] >>K(H₂CO₃) і K(HCO₃^) • [HCO₃^] >> K_w, тому

__________________ ____________

[H⁺] = K(H₂CO₃)•K(HCO₃^) =  7•10^–7• 6•10^–11 =

= 2,05•10^–10 M pH = 9,69

Відповідь: 9,69.

6. Розрахувати pH суміші, в якій загальні концентраціїї бензенова і амінобензенової кислот відповідно рівні 0,20М і 0,02М.

Розв'язування

Різниця у величинах констант дисоціації обидвох кислот вирівнюється великою різницею концентрацій .

K(С₆H₅COOH) = 1,62•10^6; K(С₆H₄NH₂COOH) = 1,1•10^5, тому

______________________ _______________________

[H⁺] =  K₁ •[HAn₁] + K₂ •[HAn₂] =1,62•10^6•0,2+1,1•10^5•0,02 =

_______________

=3,24•10^7+2,2•10^7 = 7,35•10^4М; pH = -lg[H⁺] = -lg 7,35•10^4 = 3,13

Відповідь: 3,13.

7. Розрахувати ступінь гідролізу і pH в 0,1 М розчині Na₂CO₃.

Розв'язування

Внаслідок гідролізу розчин Na₂CO₃ має лужну реакцію:

CO₃^2– + H₂O  HCO₃^– + OH^– (І ступінь);

HCO₃^– + H₂O  H₂CO₃ + OH^– (ІІ ступінь).

Концентрацією іонів [OH^–] , які одержуються за другим ступенем гідролізу, можна знехтувати, так як гідроліз тут майже не проходить.

[OH^–] •[ HCO₃^–]

К_гідр. =  , домножуємо чисельник і знаменник на [ H⁺]:

[CO₃^2–]

[OH^–] •[ HCO₃^–] •[ H⁺] [OH^–]•[ H⁺] K_w 10^–14

К_гідр. =  =  =  =  = 1,7•10^–4

[CO₃^2–] •[ H⁺] К₂ К₂ 6•10^–11

Згідно рівняння гідролізу [ HCO₃^–] = [OH^–]; [CO₃^2–] = C (Na₂CO₃) = 0,1 (моль/л)

[OH^–]² [OH^–]²

 = K_гідр. ;  = 1,7•10^–4

C (Na₂CO₃) 0,1

[OH^–] = 4•10^–3 ; pOH = -lg4•10^–3 =2,4 pH = 14 - pOH = 11,6

Ступінь гідролізу (_гідр) дорівнює відношенню концентрації гідролізованої соди ( рівної [OH^–]) до загальної концентрації C_M(Na₂CO₃):

[OH^–] 4•10^–3

_гідр. =  =  = 0,04 = 4%

C_M(Na₂CO₃) 0,1

Відповідь: 11,6; 4%.